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矿山开采引起的上覆岩层破断和矿压显现是一个复杂的地质灾害问题。由于地质灾害孕育过程的隐蔽性、发生机理的复杂性以及发生时间的突然性对采矿周围环境的安全造成了严重的破坏,因此对煤层开采的覆岩移动规律和矿压显现规律的研究成为亟待解决的问题。
本文通过现场地质调查、理论分析和数值分析等多种手段和方法,结合山寨煤矿综放开采矿压显现情况,分析了山寨煤矿上覆岩层的结构,覆岩破断的力学条件,得出了上覆岩层移动变形和破断随时间和空间的变化规律。本论文主要得出以下结论:
(1)岩石在围压条件下强度较大。山寨煤岩在自然状态下具有强冲击倾向性。
(2)山寨矿上覆岩层的两层细砂岩是关键层。在工作面推进过程中,这种复合关键层结构有三种断裂模式。
(3)采用UDEC2D建立了山寨煤矿二维非线性数值分析模型,工作面推进过程中岩层成拱形冒落,采空区中部位移量最大,煤层顶底板及周围岩体发生塑性破坏,工作面来压呈现明显的周期性。
(4)对现场矿压监测数据进行统计,得出小周期来压步距为1Om左右,大周期来压步距为80m左右。
(5)强矿压发生的原因是多方面的,大体可分为自然因素、技术因素和组织管理方面的因素。
(6)确定山寨矿工作面的合理停采线应在最后一次周期来压过程中,工作面向前推进15m左右,即可设定为停采线位置和回撤工作面支架的位置。